Baixe Química Ambiental no Brasil e outras Manuais, Projetos, Pesquisas em PDF para Química, somente na Docsity! Quim. Nova, Vol. 25, Supl. 1, 7-11, 2002. *e-mail: amozeto@dq.ufscar.br A QUÍMICA AMBIENTAL NO BRASIL Antonio A . Mozeto* Departamento de Química, Universidade Federal de São Carlos, CP 676, 13565-905 São Carlos - SP Wilson de F. Jardim Instituto de Química, Universidade Estadual de Campinas, CP 6154, 13083-970 Campinas - SP ENVIRONMENTAL CHEMISTRY IN BRASIL. Defining environmental chemistry is a not an easy task because it encompasses many different topics. According to Stanley E. Manahan, author of a classical textbook of Environmental Chemistry, this branch could be defined as the one centered in the study of the sources, transport, effects and fates of chemical species in the water, soil, and air environments, as well as the influence of human activity upon these processes. More recently, new knowledge emerged from the Environmental Toxicology allowed to go even deeper in the meaning of ‘effects’ and ‘fates’ of a continuous growing number of organic and inorganic species disposed in water bodies, soils and atmosphere. Toxicity tests became an important tool to evaluate the environmental impact of such species to a great number of organisms, thus allowing to set quality criteria for drinking water, sediments and biota. The state of art shows that environmental chemistry is a multi-inter disciplinary science by nature; therefore, it needs more than a limited, unique-approach and non-oriented set of data to understand the nature of natural processes. Taking all these aspects into consideration, one can say that Environmental Chemistry in Brazil is now a well established area of research within the classical areas of the Chemistry, with a large number of emerging groups as well research groups with worldwide recognition. Keywords: environmental chemistry; SBQ; environmental chemistry division. INTRODUÇÃO Em termos ambientais, pode-se dizer que estas últimas duas dé- cadas foram marcadas, no Brasil, por um crescendo de cons- cientização dos cidadãos e empresas sobre os danos causados por uma verdadeira miríade de atividades humanas, quer nas suas mais elementares atividades em seus lares, quer naquelas industriais. Gran- de parte dessas atividades tem gerado efluentes e resíduos, sólidos, líquidos e gasosos que, de uma maneira ou outra, têm seu destino final na atmosfera, nos solos e nos corpos d’água, lóticos e lênticos, naturais e artificiais, continentais, costeiros ou nos oceanos. Um gran- de número desses efluentes e resíduos constituem-se em materiais ricos em nutrientes (carbono, nitrogênio e fósforo) e contaminantes orgânicos (aqui, uma variedade realmente grande existe) e inorgânicos (metais e metalóides) que são os responsáveis pelos muitos males que nossos ecossistemas vêm sofrendo e, outros muitos que atingem aos homens. Neste mesmo período, consolidou-se a recém criada Sociedade Brasileira de Química (SBQ), abrigando um número cada vez maior de sócios vindos de diversas instituições de ensino e pesquisa, bem como do parque industrial do país. No início da década passada (1994), dentre outras divisões, foi criada a Divisão de Química Ambiental com o propósito de abrigar a produtividade técnica e cien- tífica de uns não muitos técnicos e pesquisadores que já, há alguns anos, militavam nesta área de concentração e outras congêneres ou afins. Conforme consta do editorial contido na página URL da Divi- são “A Química Ambiental, assim como qualquer outra área clássica da Química, pode ser definida de várias maneiras. Para nós, a Quí- mica Ambiental estuda os processos químicos que ocorrem na natu- reza, sejam eles naturais ou ainda causados pelo homem, e que com- prometem a saúde humana e a saúde do planeta como um todo. As- sim, dentro desta definição, a Química Ambiental não é a ciência da monitoração ambiental, mas sim da elucidação dos mecanismos que definem e controlam a concentração das espécies químicas candidatas a serem monitoradas”. As iniciativas de projetos de pesquisa na área adquirem então, um caráter mais inter-multidisciplinar pois passam a ser desenvolvi- dos em cooperação com diversos outros profissionais da biologia, ecologia e geologia, dentre outros. Houve também neste período, um marcante avanço no reconhecimento do arcabouço da legislação ambiental, mais proeminentemente, por parte dos pesquisadores e educadores da área, e em menor extensão, por parte da sociedade civil e das empresas. No que tange à Divisão de Química Ambiental da SBQ, ocorreu então, uma definição mais apurada do que se en- tende por Química Ambiental, onde os trabalhos submetidos às Reu- niões Anuais (RA’s) passaram a ser selecionados fundamentalmen- te, com base no paradigma do contexto ou da problemática ambiental definidos e não como simples trabalhos de monitoração ambiental. Tem havido nos últimos anos, finalmente, consenso de que estes úl- timos trabalhos são próprios dos órgãos de controle e fiscalização ambiental das esferas municipal, estadual e federal e não das univer- sidades e institutos de pesquisa que, fundamentalmente, executam pesquisas básicas e aplicadas na área, forte e claramente, contextualizadas em problemas ambientais definidos, e de preferên- cia, tendo-se um ecossistema ou, um ou mais de seus compartimen- tos, enfocados. Nasceu daí, portanto, a conotação fortemente multi e interdisciplinar desses projetos de pesquisa. Num artigo editorial do periódico ES&T (Enviromental Science and Technology) da ACS (American Chemical Society) de 19941, o editor-chefe discorre sobre a aprovação da área de Química Ambiental nos cursos de bacharelado em Química nos EUA dada a grande im- portância desta área para aquela nação e dado o grande interesse despertado junto ao alunado. Reporta-se que os trabalhos publica- dos neste veículo nas décadas de 60 e 70 eram bastante descritivos. Publicavam-se estudos (apenas) sobre níveis de contaminação de certos lugares, para os quais muitas vezes pouco se ia além da análi- se estatística dos dados; outros trabalhos, restringiam-se a adapta- 8 Quim. NovaMozeto e Jardim ções de métodos no estudo de um ‘sistema ambiental’ (aspas nos- sas). Este mesmo ‘fenômeno’ também era lugar comum aqui no Bra- sil (ainda alguns dão crédito ao mesmo), qual seja, supõe-se estar praticando química ambiental quando se está analisando uma ‘ma- triz ou amostra ambiental’. O mesmo editorial da ES&T citado aci- ma reporta que da década de 60/70 a 1994, teria ocorrido uma melhoria na qualidade dessas publicações dada a evolução significa- tiva dos métodos analíticos disponíveis nos laboratórios e a evolu- ção no reconhecimento da área por um número cada vez maior de pesquisadores que haviam descoberto a diferença entre os sistemas de laboratórios (puros e limpos) em comparação aos naturais (muito mais complexos). PREMISSAS DA QUÍMICA AMBIENTAL MODERNA (Ensino e Pesquisa) A Química Ambiental é, hoje, reconhecida como o maior e mais natural exemplo da inter multidisciplinaridade da Química como ciên- cia exata. Desta forma, quer os projetos de pesquisa na área de con- centração, quer no ensino e avaliação da mesma, não se deve adotar uma abordagem reducionista. Não se deve esquecer que, em última análise ou a razão de ser desta disciplina, é ou são os ecossistemas, seus compartimentos abióticos e bióticos. Todas as questões aborda- das que digam respeito a processos naturais e/ou afetados por ações antópicas, quer da atmosfera, hidrosfera e geosfera/pedosfera, têm de ser tratadas de forma holística ou integrada. Isto equivale a dizer que a conceituação (teoria) que está por trás de cada cálculo matemático que se faça, isto é, os significados dos números que são levantados nas medidas de campo e laboratório ou computações que fazemos a todo momento, assume magistral im- portância. Não basta gerarem-se números ou resultados analitica- mente precisos e exatos, se não se tem conhecimento dos significa- dos biogeoquímicos e ecológicos dos mesmos. Novamente cabe recorrer aqui ao Editorial que se encontra na página da Divisão que aborda o seguinte ponto “Dentro desta pre- missa, a Química Ambiental expande os horizontes da química con- vencional dando a ela uma dimensão socio-econômica, além de pro- piciar parcerias encantadoras com outras áreas do conhecimento como a toxicologia, a engenharia sanitária e a biologia. Sendo assim prati- cada, a Química Ambiental revive a Química como uma ciência na- tural, atua como vetor de sua descompartimentalização e certamente deve ser encarada como a ferramenta mais poderosa no resgate da importância da Química como uma das ciências que mais benefícios tem trazido ao homem.” Uma das literaturas-chave que definiu pela primeira vez grandes postulados (ou ‘máximas’) da Química Ambiental como ciência que a difere da Química Clássica é o livro Química Aquática de W. Stumm & J. Morgan, editado pela primeira vez em 1976 2. Algumas das principais postulações desta verdadeira ‘bíblia’ da Química Ambiental são descritas a seguir dada a importância que têm na própria defini- ção da área. Dualidade natureza x laboratório A natureza dos fenômenos na biosfera apresenta uma discrepân- cia com os fenômenos de laboratório; aqueles, são irreversíveis ou de não-equilíbrio por natureza, ou ainda cinéticos, enquanto que es- tes, são reversíveis ou de equilíbrio ou ainda, termodinâmicos. O caso que mais contundentemente exemplifica ou esclarece esta má- xima, é a constatação do seqüencial de reações redox típica de am- bientes aquáticos, do qual participam diversos elementos redox-sen- síveis como o C, H, O, N, S, Fe e Mn. A grande maioria desses processos ou são diretamente ou indiretamente mediados por mi- crorganismos. A ciclagem biogeoquímica do enxôfre é, talvez, o melhor exemplo de todos. A base desta seqüência de reações é a oxidação da matéria orgânica, quer por via aeróbia ou anaeróbia que acontece rotineiramente nas colunas d’água e sedimentos dos ambi- entes aquáticos, nos aterros sanitários e nos reatores de tratamento de efluentes. O poder das interfaces A rigor, muitos dos processos de troca de prótons (ácido-base), de elétrons (redox), de complexação (de um íon metálico por ligantes orgânico ou inorgânico), precipitação (recristalização/dissolução) etc, acontecem na superfície das partículas sólidas (na realidade, de na- tureza mista, orgânica e inorgânica) ou na interface destas e a água. Estes temas têm ganho grande atenção em pesquisa nos últimos anos gerando uma área que se convencionou chamar de ‘biofilme’ dada as dimensões moleculares que têm. Estas interfaces assumem, fisicamente, outras conotações e di- mensões, como por exemplo, as interfaces água-ar e sedimento-água. Muito do conhecimento da ciclagem de nutrientes e contaminantes que detemos hoje foi adquirido porque nos habilitamos a determinar fluxos desses elementos nestas interfaces. O Químico Ambiental, em especial os aquáticos, sabem muito bem o significado e o valor (ambos interpretativos) de se ter em mãos ‘apenas’ o valor da con- centração de um dado analito (numa dada matriz, digamos, água) que representa ‘apenas’, o ‘standing crop químico’ (algo totalmente estático), enquanto que os fluxos, representam (ou são parte muito importante) a dinâmica de um ambiente em estudo. A questão da especiação química É uma questão da maior relevância dado que o seu conhecimen- to pode ter implicações diretas ou indiretas com uma das questões mais relevantes da Química Ambiental moderna que é a toxicologia, humana ou ambiental (ou ecotoxicologia). Isto porque, não raras vezes, a especiação química é o instrumento que mais subsidia a avaliação da toxicidade de certas espécies químicas; num primeiro plano, está evidentemente, a toxicidade destas espécies químicas e organismos vivos que vivem nas águas e/ou sedimentos dos ambien- tes aquáticos em questão e num plano mais avançado, está a questão da toxicologia humana, isto é, saúde pública per se. A abordagem destas questões é de vital importância para a Química Ambiental moderna porque, em última análise ou por trás de todo estudo deta- lhado e sistemático que se realiza ou do grande volume de dados e informações que usualmente se levanta num projeto de pesquisa, a coisa mais importante e que está no fim desta cadeia de eventos e atividades, é a questão da saúde pública. Por esta única razão justifi- cam-se o esforço e os custos de pesquisa em se realizar estudos de especiação de elementos, especialmente para aqueles reconhecida- mente suspeitos de serem deletérios não só às comunidades biológi- cas do meio ambiente (zooplancton, organismos bentônicos e pei- xes, por exemplo), mas a nós próprios. No escopo de se ter projetos de pesquisas e disciplinas na área da Química Ambiental que se enquadrem numa visão holística seria fundamental que, sempre que possível, fossem abordados os seguin- tes pontos: (a) descrição do funcionamento (incluindo-se o ecológi- co) natural ou de base do ecossistema ou de um ou mais de seus reservatórios (ou compartimentos) e suas possíveis alterações (os impactos ambientais negativos) em função das atividades antrópicas em consideração; (b) ter como base ou em considerando um ou mais estudos-de-casos similares ao problema em estudo; (c) incluir e dis- cutir as legislações ambientais pertinentes e todas as implicações do ponto de vista legal; (d) incluir e discutir as questões toxicológicas,